7.1 Насосы.
Насосами называются гидравлические машины, в которых энергия двигателя передается перемещаемой жидкости вследствие повышения ее гидродинамического напора (давления).
7.1.1 Классификация насосов и их основные характеристики.
Различают насосы двух основных типов: динамические и объемные.
В динамических насосах жидкость перемещается при воздействии сил на незамкнутый объем жидкости, который непрерывно сообщается со входом в насос и выходом из него.
В объемных насосах жидкость перемещается (вытесняется) при периодическом изменении замкнутого объема жидкости, который периодически сообщается со входом и выходом из него.
Динамические насосы по виду сил, действующих на жидкость, подразделяются на лопастные и насосы трения.
К лопастным относятся насосы, в которых энергия передается жидкости при обтекании лопастей вращающегося рабочего колеса (или нескольких колес) насоса. Лопастные насосы, в свою очередь, делятся на центробежные и осевые, причем в центробежных насосах жидкость движется через рабочее колесо от его центра к периферии, а в осевых - в направлении оси колеса.
Насосы трения представляют собой насосы, в которых жидкость перемещается преимущественно под воздействием сил трения. К ним относятся в частности вихревые и струйные насосы.
Объемные насосы это такие, в которых жидкость, вытесняется из замкнутого пространства телом, движущимся возвратно-поступательно (поршневые, плунжерные, диафрагмовые насосы) или имеющим вращательные движения (шестеренные, пластинчатые, винтовые насосы).
Основные
параметры насосов.
Основными параметрами насоса любого
типа являются производительность, напор
и мощность. Производительность,
или подача,
(м3/сек)
определяется объемом жидкости, подаваемой
насосом в нагнетательный трубопровод
в единицу времени. Напор
Н (м)
характеризует удельную энергию, которая
сообщается насосом единице веса
перекачиваемой жидкости. Этот параметр
показывает, насколько возрастает энергия
жидкости при прохождении ее через насос
и определяется с помощью уравнения
Бернулли. Напор можно представить как
высоту, на которую может быть поднят 1
кг перекачиваемой жидкости за счет
энергии, сообщаемой ей насосом. Поэтому
напор не зависит от плотности перекачиваемой
жидкости. Полезная
мощность
Nп,
затрачиваемая насосом на сообщение
жидкости энергии, равна произведению
удельной энергии Н
на весовой расход жидкости:
(7.1)
Мощность на валу Nв больше полезной мощности в связи с потерями энергии в насосе, которые учитываются коэффициентом полезного действия (к.п.д.) насоса н :
(7.2)
Коэффициент
полезного действия
характеризует
совершенство конструкции и экономичность
эксплуатации насоса. Величина
отражает относительные потери мощности
в самом насосе и выражается произведением
(7.3)
В
выражение (7.3) входят величины:
- коэффициент подачи, или объемный
к.п.д., представляющий собой отношение
действительной производительности
насоса
к теоретической
(учитывает потери производительности
при утечках жидкости через зазоры и
сальники насоса, а также вследствие
неодновременного перекрытия клапанов
и выделении воздуха из перекачиваемой
жидкости при давлении ниже атмосферного
во время всасывания);
-
гидравлический к.п.д. - отношение
действительного напора насоса к
теоретическому (учитывает потери напора
при движении жидкости через насос);
- механический к.п.д., характеризующий
потери мощности на механическое трение
в насосе (в подшипниках, сальниках и
т.д.).
Значение зависит от конструкции и степени износа насоса и в среднем составляет: для центробежных насосов 0,6 0,7; для поршневых насосов 0,8 0,9; для совершенных центробежных насосов большой производительности 0,93 0,95.